Naukowcy odkrywają pierwszą tego typu cząsteczkę pochłaniającą gazy cieplarniane

„Klatkowanie” to sposób, w jaki naukowcy opisują nowy rodzaj porowatego materiału, wyjątkowego pod względem struktury molekularnej, który można wykorzystać do wychwytywania dwutlenku węgla i innego silniejszego gazu cieplarnianego.

Materiał, zsyntetyzowany w laboratorium przez naukowców z Wielkiej Brytanii i Chin, jest wytwarzany w dwóch etapach, w wyniku których elementy składowe trójkątnego pryzmatu łączą się w większe, bardziej symetryczne klatki czworościenne, tworząc pierwszą tego rodzaju strukturę molekularną. Zespół twierdzi.

Powstały materiał, dzięki dużej zawartości cząsteczek polarnych, przyciąga i zatrzymuje gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla (CO2).₂) z silnym powinowactwem. Wykazano również doskonałą stabilność w wodzie, co ma kluczowe znaczenie dla jego zastosowania do wychwytywania dwutlenku węgla w środowiskach przemysłowych, ze strumieni mokrych lub mokrych gazów.

„To ekscytujące odkrycie” On mówi Mark Little, materiałoznawca na Uniwersytecie Heriot-Watt w Edynburgu i starszy autor badania, powiedział: „Ponieważ potrzebujemy nowych porowatych materiałów, aby pomóc rozwiązać największe wyzwania stojące przed społeczeństwem, takie jak wychwytywanie i magazynowanie gazów cieplarnianych”.

Chociaż eksperymenty laboratoryjne nie były szeroko testowane, wykazały, że nowy materiał przypominający klatkę ma również wysoką zdolność absorpcji. Sześciofluorek siarki (SF₆), co według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu wynosi Najsilniejszy gaz cieplarniany.

Gdzie CO₂ Utrzymuje się w atmosferze przez 5-200 lat, SF₆ Może przetrwać od 800 do 3200 lat. Dzieje się tak pomimo SF₆ Jego poziomy w atmosferze są znacznie niższe, a jego niezwykle długi czas życia daje SF₆ Potencjał globalnego ocieplenia Około 23 500 razy To CO₂ W porównaniu do sytuacji sprzed ponad 100 lat.

Usuń duże ilości SF₆ I udostępnij₂ Pozyskanie atmosfery lub przede wszystkim zapobieganie jej przedostawaniu się do atmosfery jest tym, co musimy pilnie zrobić, aby kontrolować zmiany klimatyczne.

Naukowcy szacują, że musimy się wokół niego przekopać 20 miliardów ton dwutlenku węgla₂ każdego roku Aby zniwelować naszą emisję dwutlenku węgla, która wykazuje jedynie tendencję wzrostową.

Jak dotąd strategie dekarbonizacji zostały wdrożone 2 miliardy ton rocznie, ale głównie drzewa i gleba wykonują swoją pracę. Po prostu o 0,1% usuwania węglaOkoło 2,3 mln ton rocznie, dzięki nowym technologiom, takim jak bezpośrednie wychwytywanie powietrza, które wykorzystuje porowate materiały do ​​pochłaniania dwutlenku węgla.₂ Z powietrza.

Naukowcy są zajęci Tworzenie nowych materiałów Aby usprawnić bezpośrednie wychwytywanie powietrza, aby było ono bardziej wydajne i mniej energochłonne, kolejną opcją może być ten nowy materiał. Aby jednak uniknąć najgorszych skutków zmiany klimatu, musimy pracować nad redukcją emisji gazów cieplarnianych szybciej, niż mogą to obecnie zrobić te powstające technologie.

Musimy jednak zrobić wszystko, co w naszej mocy, aby rozwiązać ten globalny problem. Stworzenie materiału o tak dużej złożoności strukturalnej nie było łatwe, nawet jeśli elementarne cząsteczki technicznie złożyły się same.

Strategia ta nazywa się Samoorganizacja supramolekularna. Mogą wytwarzać chemicznie usieciowane struktury z prostszych elementów składowych, ale wymagają pewnego dostrojenia, ponieważ „najlepsze warunki reakcji często nie są intuicyjnie oczywiste” – mówią Little i jego współpracownicy. wyjaśniono w opublikowanym artykule.

Im bardziej złożona jest końcowa cząsteczka, tym trudniej jest ją zsyntetyzować i w reakcjach tych może wystąpić większe „mieszanie” cząsteczek.

Aby zająć się tymi niewidocznymi interakcjami molekularnymi, naukowcy wykorzystali symulacje, aby przewidzieć, w jaki sposób ich pierwotne cząsteczki będą łączyć się w ten nowy typ porowatego materiału. Wzięli pod uwagę geometrię potencjalnych cząsteczek początkowych oraz stabilność chemiczną i twardość produktu końcowego.

Naukowcy twierdzą, że oprócz zdolności do pochłaniania gazów cieplarnianych Sugerować Nowe materiały można również zastosować do usuwania z powietrza innych toksycznych oparów, takich jak lotne związki organiczne, które z łatwością zamieniają się w pary lub gazy z powierzchni, w tym z wnętrza nowych samochodów.

„Postrzegamy to badanie jako ważny krok w kierunku udostępnienia takich aplikacji w przyszłości” – powiedział Little On mówi.

Badanie zostało opublikowane w Synteza natury.